第十四章 光学-【赢在微点】2024高考物理大一轮复习顶层设计核心微讲教师用书word（新教材新高考）

第十四章 光　学 第1讲　光的折射　全反射 用鱼叉捕鱼时,向着看到的鱼的方向叉去,却没有叉到。有经验的渔民向看到的鱼的更深处叉鱼,却能叉到。如图所示,由于光的折射,鱼的像变浅了,所以向像的更深处叉鱼才能叉到。 (1)渔民看到水里的鱼,鱼不可能看到渔民。 (×) (2)由图中的光路可知,光从水中射入空气时,入射角小于折射角。 (√) (3)鱼所在位置比渔民看到位置还要更深是由于光的折射导致的。 (√) (4)由图可知,水的折射率近似为n=。 (×) (5)水下的鱼只能看到水面上的物体,看不到岸边的景物。 (×) 考点1　折射定律　折射率 1.折射现象。 光从一种介质进入另一种介质时,在界面上光路发生改变的现象。 2.折射定律。 折射光线与入射光线、法线在同一平面内;折射光线与入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦和折射角的正弦成正比,即=n。 3.折射率。 (1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫作这种介质的折射率。 (2)表达式:n=。 (3)决定因素:由介质本身及光的频率共同决定,与入射角、折射角的大小无关,与介质的密度无关。 (4)折射率与光速的关系。 介质的折射率等于光在真空中的速度与在该介质中的速度之比,即n=。 1.对折射率的理解。 (1)公式n=中,不论是光从真空射入介质,还是从介质射入真空,θ1总是真空中的光线与法线间的夹角,θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。 (2)折射率由介质本身性质决定,与入射角的大小无关。 (3)折射率与介质的密度没有关系,光密介质不是指密度大的介质。 (4)折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关。同一种介质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小。 (5)同一种色光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同。 2.光路的可逆性。 在光的折射现象中,光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上,光线就会逆着原来的入射光线发生折射。 【典例1】　(多选)如图所示,把一个横截面QMP为等边三角形玻璃棱镜的一个侧面放在水平桌面上,直线SD与QP共线。在S处放一光源,使其发出的直线光束与SQ夹角为30°,该光束射向棱镜的MQ侧面上的一点。调整光源S的位置,使棱镜另一侧面MP射出的光线射在D点,且恰有SQ=PD。不考虑光线在棱镜中的反射,则 (　　) A.玻璃棱镜的折射率为n= B.玻璃棱镜的折射率为n= C.经过棱镜的出射光线与入射光线间的夹角为60° D.经过棱镜的出射光线与入射光线间的夹角为45° 解析　如图,由几何关系知A点的入射角为60°,折射角为30°,有n=,解得n=,A项正确,B项错误;出射光线与入射光线间的夹角为δ=2×30°=60°,C项正确,D项错误。 答案　AC 【典例2】　(2022·湖北卷)如图所示,水族馆训练员在训练海豚时,将一发光小球高举在水面上方的A位置,海豚的眼睛在B位置,A位置和B位置的水平距离为d,A位置离水面的高度为d。训练员将小球向左水平抛出,入水点在B位置的正上方,入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置,折射光线与水平方向的夹角也为θ。已知水的折射率n=,求: (1)tan θ的值; (2)B位置到水面的距离H。 解析　(1)由平抛运动的规律可知d=v0t, d=gt2, tan θ=, 解得tan θ=。 (2)因tan θ=可知θ=53°,从A点射到水面的光线的入射角为α,折射角为90°-θ=37°,则由折射定律可知n=, 解得α=53°, 由几何关系可知Htan 37°+dtan 53°=d, 解得H=。 答案　(1)　(2) 考点2　全反射 1.光密介质与光疏介质。 介质 光密介质 光疏介质 折射率 大 小 光速 小 大 相对性 若n甲>n乙,则甲相对乙是光密介质; 若n甲<n丙,则甲相对丙是光疏介质 2.全反射。 (1)定义:光从光密介质射入光疏介质时,当入射角增大到某一角度,折射光线消失,只剩下反射光线的现象。 (2)条件:①光从光密介质射向光疏介质。②入射角大于或等于临界角。 (3)临界角:折射角等于90°时的入射角。若光从介质(折射率为n)射向真空或空气时,发生全反射的临界角为C,由n=,得sin C=。介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小。 3.光导纤维。 光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)。 分析综合问题的基本思路。 (1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质。 (2)判断入射角是否大于或等于临界角,明确是否会发生全反射现象。 (3)画出反射、折射或全反射的光路图,必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图,然后结合几何知识推断和求解相关问题。 【典例3】　(2022·山